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前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展始終像一團(tuán)迷,前掠翼結(jié)構(gòu)是一種高度不穩(wěn)定空氣動(dòng)力學(xué)外形,目前只有俄羅斯和美國(guó)進(jìn)行過深入研究。對(duì)前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)人們始終處于期待心情,因?yàn)槭澜缟险矫媸赖闹挥幸患芴幱谘芯繝顟B(tài)的前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)樣機(jī),俄羅斯的Su-47( 先前稱 S-37 為 Berkut 或金雕) 戰(zhàn)斗機(jī)。 美國(guó)和前蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期,非常重視對(duì)納粹德國(guó)的軍工技術(shù)和科技研究人員的搶占工作,德國(guó)的許多科學(xué)家紛紛去美國(guó),而前蘇聯(lián)搜集運(yùn)回國(guó)內(nèi)大量的德國(guó)武器資料和樣品。從某種程度來看,其后美國(guó)和前蘇聯(lián)在一些科技發(fā)展領(lǐng)域是借鑒和繼續(xù)進(jìn)行這些已有的成果。第二次世界大戰(zhàn)末期,前掠翼飛機(jī)在當(dāng)時(shí)納粹德國(guó)科學(xué)家的理論和實(shí)踐研發(fā)中獲得初步發(fā)展,制造了采用15°前掠角的“容克-287”噴氣式轟炸機(jī),該機(jī)于1944年2月進(jìn)行了首次飛行,最大速度達(dá)到815公里/小時(shí)。前蘇聯(lián)繳獲了兩架樣機(jī)運(yùn)回國(guó)內(nèi)研究。70年代中期以后,美、蘇兩國(guó)開始進(jìn)一步研究前掠翼結(jié)構(gòu)飛機(jī)。據(jù)有關(guān)資料,前掠翼根本性的難題是氣動(dòng)發(fā)散:迎角和升力增大,造成機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形,前緣提高而后緣降低,迎角增大,機(jī)翼升力和扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)一步增大。在機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,前掠角越大,氣動(dòng)彈性發(fā)散現(xiàn)象越嚴(yán)重;當(dāng)時(shí)只有加強(qiáng)機(jī)翼結(jié)構(gòu)剛度來解決,同時(shí)造成飛機(jī)重量增加,抵消了前掠翼的優(yōu)越性。一、美國(guó)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)(Grumman X-29 A FSW),雖然試飛成功,但技術(shù)難題未能完全解決。 美國(guó)在1982年由國(guó)防部高級(jí)項(xiàng)目管理處(DARPA)、美國(guó)空軍、美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA)共同投入資金研制小型前掠翼驗(yàn)證機(jī)X-29A。1984年12月24日在美國(guó)加利佛尼亞愛德華空軍基地完成首次飛行,在1985年12月13日成功完成了前掠翼飛機(jī)的世界上首次超音速飛行。但這只是一種小型驗(yàn)證機(jī)(只有普通戰(zhàn)斗機(jī)的一半尺寸),由格魯曼公司設(shè)計(jì)制造,為降低造價(jià),該機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用了不少生產(chǎn)型飛機(jī)的現(xiàn)成設(shè)備和組件,F(xiàn)—5A飛機(jī)的機(jī)頭和前起落架,F(xiàn)—16飛機(jī)上的主起落架等。機(jī)翼前掠角35度,為了改善前掠翼結(jié)構(gòu)固有的高度不穩(wěn)定空氣動(dòng)力學(xué)外形特性,采用鴨翼設(shè)計(jì),在前端增加兩個(gè)能控制滑動(dòng)和扭轉(zhuǎn)的短翼(鴨翼),使整體具有良好的氣動(dòng)性能,具有敏捷的操作性能,沒有水平尾翼。由于當(dāng)時(shí)的世界綜合技術(shù)水平的局限,還是未能成功解決氣動(dòng)發(fā)散難題,美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)方案沒有采用前掠翼結(jié)構(gòu) 美國(guó)前掠翼驗(yàn)證機(jī)X-29A相關(guān)數(shù)據(jù):駕駛員人數(shù)一名;機(jī)長(zhǎng)14。63米;機(jī)高4。27米;翼展8。32米;機(jī)翼面積17。4平方米;最大速度1。6馬赫;最高升限15。300米;使用美國(guó)普惠公司General Electric F404-GE-400渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),最大推力71,17 kN,功率7120kp;空重6260kg,最大重量8074kg;有效負(fù)載1818kg。 美國(guó)目前只有兩架樣機(jī)。在1984-1992年期間,2架X-29A前掠翼試驗(yàn)飛機(jī)進(jìn)行了約442次試驗(yàn)飛行,1994年退役后送到博物館展示。 美國(guó)在研制開發(fā)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)時(shí)采取了許多技術(shù)嘗試工作,采用復(fù)合材料的機(jī)翼和機(jī)體;數(shù)字電傳飛行控制系統(tǒng);高推重比發(fā)動(dòng)機(jī);改進(jìn)型機(jī)體設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)上采用一對(duì)前置鴨翼來改進(jìn)氣動(dòng)性、改善操縱性能,而且這一設(shè)計(jì)被后來的俄羅斯S-37殲擊機(jī)引用;美國(guó)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)使前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)方面研究又前進(jìn)一步。 二、凝聚50年不懈努力,世界上首架全尺寸前掠翼驗(yàn)證機(jī)研制成功,何時(shí)正式服役,仍然未定。 1997年9月25日,一架白機(jī)頭黑機(jī)身的新型飛機(jī)呼嘯著從茹可夫斯基試飛中心的跑道上騰空而起,轉(zhuǎn)眼間消失在莫斯科郊外上空。這架被命名為S—37“金鷹”的戰(zhàn)斗機(jī)比美國(guó)的F—22“猛禽”首飛時(shí)間晚18天,它的首飛成功,意味著俄羅斯新一代戰(zhàn)斗機(jī)研制工作取得了重大進(jìn)展。 到1998年1月,S—37已進(jìn)行了10次試飛,第一階段的試飛工作計(jì)劃延續(xù)到1998年7月,再進(jìn)行改進(jìn)。S—37最初稱S—32,是用于驗(yàn)證蘇霍伊設(shè)計(jì)局未來戰(zhàn)斗機(jī)可能采用的先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī),是蘇霍伊設(shè)計(jì)局按照俄空軍第五代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的要求設(shè)計(jì)的多用途戰(zhàn)斗機(jī)。雖然目前只是一種技術(shù)驗(yàn)證機(jī),但它應(yīng)用了俄羅斯航空工業(yè)近年來的研究成果和最新技術(shù),使該機(jī)具有鮮明的特點(diǎn)與獨(dú)到之處,它的主要特點(diǎn)如下: ·超機(jī)動(dòng)性:該機(jī)最大特點(diǎn)是成功地采用了三翼面布局和前掠翼設(shè)計(jì),這種“縱向一體化三翼面布局”使得飛機(jī)的前翼、主翼和平尾完全處在一個(gè)平面上,前翼的平面形狀為梯形,前緣后掠角超過45度;主翼由內(nèi)外兩段組成,靠近翼根的內(nèi)翼段為后掠翼,前緣后掠角約75度,外翼段為前掠翼,占整個(gè)機(jī)翼的絕大部分,翼面形狀為梯形,前緣前掠角約20度,后緣前掠角稍大一些,后掠內(nèi)側(cè)一半以上為裸翼,外側(cè)為升降副翼,水平尾翼的平面形狀為切尖三角形,前緣后掠角約75度,后緣平直。整個(gè)翼面通過從前到后的邊條與機(jī)身相連,使機(jī)翼與機(jī)身融合在一起,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的升力體。S—37這種非傳統(tǒng)氣動(dòng)布局已屬少見,而應(yīng)用前掠翼技術(shù)更是飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一大突破,它使飛機(jī)具有亞音速飛行超機(jī)動(dòng)性,改善大迎角飛行操縱性,獲得更好的起飛與降落性能,隨著升力品質(zhì)的提高和起降性能的改善而增加航程以及降低前半球雷達(dá)信號(hào)特征等優(yōu)點(diǎn)。此外,為保證S—37的高機(jī)動(dòng)性,蘇霍伊設(shè)計(jì)局所采取的另一條技術(shù)措施是使用推力矢量控制技術(shù)。目前驗(yàn)證機(jī)上將安裝兩臺(tái)D—30F6雙路渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),生產(chǎn)型飛機(jī)上將安裝兩臺(tái)俄留里卡——土星聯(lián)合股份公司研制的AL—41F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和推力矢量控制系統(tǒng),AL—41F單臺(tái)起飛推力196千牛,而推力矢量技術(shù)已在蘇一37飛機(jī)上成功地運(yùn)用,在S—37機(jī)上使用應(yīng)該沒有問題。這兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合,使得S—37近距空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性能達(dá)到最隹。 ·具有一定的隱身性:S—37廣泛采用先進(jìn)材料,尤其是它的前掠翼幾乎全部采用復(fù)合材料制成,機(jī)體外涂刷雷達(dá)吸波涂料,設(shè)計(jì)上采用與F—22類似的整體曲面防彈玻璃座艙,管道彎曲的半圓形進(jìn)氣道,外傾式雙立尾,機(jī)內(nèi)有保形武器艙等等。據(jù)有關(guān)專家分析,采用這些隱身措施后,S—37前半球雷達(dá)特征值比較小,隱身性能較好,相比之下,后半球相對(duì)差些。再者,為了加強(qiáng)飛機(jī)的火力和增加航程,機(jī)體外部或多或少總會(huì)設(shè)計(jì)一些外掛架,以攜帶導(dǎo)彈武器或副油箱,相比美國(guó)F—22戰(zhàn)斗機(jī),隱身性能稍遜一籌。 ·具有超音速巡航能力:在超音速巡航方面,如果S—37加裝AL—41F新型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該說是可以實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)榕cF—22比較,S—37起飛重量更小,而其機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)推力更大,前者能實(shí)現(xiàn)超音速巡航,后者應(yīng)該是沒有問題的。 由于目前試飛的S—37只是技術(shù)驗(yàn)證機(jī),沒有掛裝任何武器與航空電子設(shè)備,如果將來發(fā)展成原型機(jī)或生產(chǎn)型戰(zhàn)斗機(jī),S—37肯定會(huì)使用更加先進(jìn)的機(jī)載電子設(shè)備,比如蘇一37飛機(jī)上使用的 NO11M多功能無源相控陣火控雷達(dá)或改進(jìn)型,數(shù)字式多通道自動(dòng)控制設(shè)備,一體化自動(dòng)指揮和導(dǎo)航系統(tǒng)等;而武器配備方面可根據(jù)任務(wù)需要選擇安裝以適應(yīng)多用途需要,從蘇—35和蘇—37使用的武器判斷,S—37空戰(zhàn)時(shí)可能使用AAM—L高超音速大型遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈,R—77中程空空導(dǎo)彈,R—73E/R—37近程空空導(dǎo)彈;執(zhí)行對(duì)地攻擊任務(wù)時(shí)可裝備各種高精度導(dǎo)彈和集束炸彈,以摧毀地面(或海上)敵雷達(dá)站、交通樞紐、武器陣地等目標(biāo) Su-47, 先前即是 S-37 Berkut(金雕) 戰(zhàn)斗機(jī) 1997年9月25日,由俄空軍試飛員伊戈?duì)枴ね呓鸩煞蝰{駛S-37完成了首次試飛。這也是俄羅斯正式試飛成功的第一架第五代具有隱形能力的戰(zhàn)斗機(jī)。隨后不久,這架蘇—37殲擊機(jī)于1996年9月在英國(guó)范堡羅國(guó)際航空航天博覽會(huì)上進(jìn)行了首次飛行表演并引起了轟動(dòng)。 俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)的概念研究始于1981年。其設(shè)想類似美國(guó)也采用高低搭配,分為重型的多功能戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(MFI)和輕型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(LFI)。S-37屬于重型多功能戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)。后稱為Su-47(S-37 Berkut)驗(yàn)證機(jī),在2002年5月,經(jīng)過和米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局的米格1。44驗(yàn)證機(jī)激烈競(jìng)爭(zhēng),蘇霍伊Sukhoi被選擇為下一代俄國(guó)PAK FA戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃主要的承包商。下一代戰(zhàn)斗機(jī)(PAK FA)將會(huì)是Su-47的一個(gè)發(fā)展但是沒有前掠翼。令人可惜的是,俄羅斯的航電設(shè)備和美國(guó)不是一個(gè)水準(zhǔn)的;在隱身材料等其他隱身措施方面,也存在差距;猜測(cè)在武器系統(tǒng)方面還存在技術(shù)改進(jìn)工作;更先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和雷達(dá)需要資金來研究開發(fā)等;這恐怕是俄羅斯沒有把下一代戰(zhàn)斗機(jī)定位前掠翼結(jié)構(gòu)的原因之一。其他原因估計(jì)一個(gè)是鑒于美國(guó)F35搶占國(guó)際市場(chǎng),俄羅斯認(rèn)為按Su27系列的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)路線進(jìn)度更快些,畢竟Su27系列的綜合特性已經(jīng)非常卓越了;另一個(gè)是,戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)在一些具體方面是通用的。俄羅斯因?yàn)槿鄙儋Y金下一代戰(zhàn)斗機(jī)是和國(guó)外共同發(fā)展,蘇47(S-37)前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)方面的研究俄羅斯已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)將其他國(guó)家拋在后面,可能這也是技術(shù)獨(dú)占和保密的需要。俄羅斯可能待技術(shù)成熟后或在發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機(jī)同時(shí)繼續(xù)研究前掠翼結(jié)構(gòu)的蘇47(S-37)。 回顧研究發(fā)展歷程,Su-47非常高的機(jī)動(dòng)能力原型的設(shè)計(jì)是基于航空電子學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生于Su-27 升級(jí)計(jì)劃,是蘇霍伊設(shè)計(jì)局為測(cè)試下一代戰(zhàn)斗機(jī)新的結(jié)構(gòu)的一個(gè)努力成就,用于強(qiáng)調(diào)超強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力在近距離內(nèi)格斗的情形。前掠翼結(jié)構(gòu)顯然是以TsAGI 學(xué)會(huì)數(shù)年的研究為基礎(chǔ),引起研究原因大概在美國(guó)80年代早期已經(jīng)建造他們的 Grumman X-29 A 前掠翼實(shí)驗(yàn)機(jī)之后。 也采用現(xiàn)有的一些系統(tǒng)和構(gòu)成設(shè)計(jì),主要來自 Su-27 系列戰(zhàn)斗機(jī)。舉例來說已經(jīng)被用于Su-47,座艙蓋的設(shè)計(jì),起落裝置,一些航電系統(tǒng)和近- 垂直(near-vertical)的尾部。 為了成功解決前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)固有的“發(fā)散”問題,蘇聯(lián)航空專家經(jīng)過近50年的研究,通過理論和實(shí)踐,從而解決前掠翼承受大過載的技術(shù)難題。 1、在材料方面。在機(jī)體結(jié)構(gòu)大量采用最先進(jìn)的復(fù)合材料,通過合理的纖維鋪層,前掠翼具有極高的強(qiáng)度來產(chǎn)生強(qiáng)大的升力和氣動(dòng)彈性,允許機(jī)翼彎曲,但不會(huì)出現(xiàn)引起結(jié)構(gòu)負(fù)載過度的機(jī)翼扭曲。Su-47 機(jī)身是橢圓形的橫斷面并且機(jī)身主要地構(gòu)造由鋁和鈦合金和13%重量的復(fù)合材料制成。機(jī)翼嵌板結(jié)構(gòu)由將近90%復(fù)合材料制成,總之僅此一項(xiàng)就可使飛機(jī)提高有效載荷20-25%,壽命延長(zhǎng)0.5--2倍,而材料本身的利用率可達(dá)85%,人工制造零部件的勞動(dòng)強(qiáng)度也降低不少 掠翼具有極高的強(qiáng)度來產(chǎn)生強(qiáng)大的升力 2、在飛行操控航電方面。整個(gè)飛機(jī)的氣動(dòng)控制面多達(dá)14個(gè)。蘇霍伊公司專門為之設(shè)計(jì)了多字符串遙控自動(dòng)飛行計(jì)算機(jī)與軟件技術(shù),因此飛機(jī)的低速運(yùn)動(dòng)性能相當(dāng)驚人。數(shù)字式多通道自動(dòng)控制設(shè)備,一體化自動(dòng)指揮和導(dǎo)航系統(tǒng)。在導(dǎo)航系統(tǒng)中,又有由衛(wèi)星導(dǎo)航和“數(shù)字地圖”組成的激光陀螺儀慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。雷達(dá)使用在X波段工作的相控陣天線。 3、創(chuàng)新有效的機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),解決前掠翼結(jié)構(gòu)固有的“發(fā)散”問題。蘇霍伊設(shè)計(jì)局表明C—37“金雕”采用的是“縱向一體化三翼面布局”。據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù),從飛機(jī)前翼、主翼和平尾完全在一個(gè)平面上,前翼的平面形狀為梯形,前緣后掠角超過45度。主翼翼展16.7米,由內(nèi)外兩段組成,靠近翼根的內(nèi)翼段為后掠翼,前緣后掠角約75度;外翼段為前掠翼,占整個(gè)機(jī)翼的絕大部分,平面形狀為梯形,前緣前掠角約20度,后緣前擦角稍大一些,后緣內(nèi)側(cè)一半以上為襟翼,外側(cè)為升降副翼。水平尾翼的平面形狀為切尖三角形,前緣后掠角很大,約為75度,后緣平直。整個(gè)翼面通過從前到后的邊條與機(jī)身相連,使機(jī)翼與機(jī)身融合在一起,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的升力體。從機(jī)身高度和進(jìn)氣口設(shè)計(jì)來看,扁平較低的機(jī)身能強(qiáng)化隱身性能,而美國(guó)F/A-22(機(jī)高僅為5米)的機(jī)體設(shè)計(jì)思想也是這樣的,還便于快速可靠的維修和故障檢測(cè)方面 。
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二戰(zhàn)末期,德國(guó)為了挽回?cái)【郑兄屏巳菘?287前掠翼轟炸機(jī),但因?yàn)楫?dāng)時(shí)的條件造成材料硬度不夠,曾在實(shí)驗(yàn)中因氣動(dòng)彈性散發(fā)的問題而折斷機(jī)翼,只好放棄。在后來,因?yàn)閺?fù)合材料的研制成功,在80年代末美國(guó)進(jìn)行了X-47前掠翼技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的實(shí)驗(yàn),展示出了前掠翼飛機(jī)優(yōu)越的大迎角飛行能力和超音速飛行能力。后來,俄羅斯根據(jù)蘇-27的外型推出了蘇-37,而后,又推出了“金雕”蘇-47,被人們認(rèn)為是俄羅斯的第四代戰(zhàn)斗機(jī)。
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給你個(gè)圖,自己看吧,這就叫做“前掠翼”(俄 SU-47):
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前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展始終像一團(tuán)迷,前掠翼結(jié)構(gòu)是一種高度不穩(wěn)定空氣動(dòng)力學(xué)外形,目前只有俄羅斯和美國(guó)進(jìn)行過深入研究。對(duì)前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)人們始終處于期待心情,因?yàn)槭澜缟险矫媸赖闹挥幸患芴幱谘芯繝顟B(tài)的前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)樣機(jī),俄羅斯的Su-47( 先前稱 S-37 為 Berkut 或金雕) 戰(zhàn)斗機(jī)。 美國(guó)和前蘇聯(lián)在第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期,非常重視對(duì)納粹德國(guó)的軍工技術(shù)和科技研究人員的搶占工作,德國(guó)的許多科學(xué)家紛紛去美國(guó),而前蘇聯(lián)搜集運(yùn)回國(guó)內(nèi)大量的德國(guó)武器資料和樣品。從某種程度來看,其后美國(guó)和前蘇聯(lián)在一些科技發(fā)展領(lǐng)域是借鑒和繼續(xù)進(jìn)行這些已有的成果。第二次世界大戰(zhàn)末期,前掠翼飛機(jī)在當(dāng)時(shí)納粹德國(guó)科學(xué)家的理論和實(shí)踐研發(fā)中獲得初步發(fā)展,制造了采用15°前掠角的“容克-287”噴氣式轟炸機(jī),該機(jī)于1944年2月進(jìn)行了首次飛行,最大速度達(dá)到815公里/小時(shí)。前蘇聯(lián)繳獲了兩架樣機(jī)運(yùn)回國(guó)內(nèi)研究。70年代中期以后,美、蘇兩國(guó)開始進(jìn)一步研究前掠翼結(jié)構(gòu)飛機(jī)。據(jù)有關(guān)資料,前掠翼根本性的難題是氣動(dòng)發(fā)散:迎角和升力增大,造成機(jī)翼扭轉(zhuǎn)變形,前緣提高而后緣降低,迎角增大,機(jī)翼升力和扭轉(zhuǎn)變形進(jìn)一步增大。在機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,前掠角越大,氣動(dòng)彈性發(fā)散現(xiàn)象越嚴(yán)重;當(dāng)時(shí)只有加強(qiáng)機(jī)翼結(jié)構(gòu)剛度來解決,同時(shí)造成飛機(jī)重量增加,抵消了前掠翼的優(yōu)越性。一、美國(guó)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)(Grumman X-29 A FSW),雖然試飛成功,但技術(shù)難題未能完全解決。 美國(guó)在1982年由國(guó)防部高級(jí)項(xiàng)目管理處(DARPA)、美國(guó)空軍、美國(guó)國(guó)家宇航局(NASA)共同投入資金研制小型前掠翼驗(yàn)證機(jī)X-29A。1984年12月24日在美國(guó)加利佛尼亞愛德華空軍基地完成首次飛行,在1985年12月13日成功完成了前掠翼飛機(jī)的世界上首次超音速飛行。但這只是一種小型驗(yàn)證機(jī)(只有普通戰(zhàn)斗機(jī)的一半尺寸),由格魯曼公司設(shè)計(jì)制造,為降低造價(jià),該機(jī)在結(jié)構(gòu)上采用了不少生產(chǎn)型飛機(jī)的現(xiàn)成設(shè)備和組件,F(xiàn)—5A飛機(jī)的機(jī)頭和前起落架,F(xiàn)—16飛機(jī)上的主起落架等。機(jī)翼前掠角35度,為了改善前掠翼結(jié)構(gòu)固有的高度不穩(wěn)定空氣動(dòng)力學(xué)外形特性,采用鴨翼設(shè)計(jì),在前端增加兩個(gè)能控制滑動(dòng)和扭轉(zhuǎn)的短翼(鴨翼),使整體具有良好的氣動(dòng)性能,具有敏捷的操作性能,沒有水平尾翼。由于當(dāng)時(shí)的世界綜合技術(shù)水平的局限,還是未能成功解決氣動(dòng)發(fā)散難題,美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)的設(shè)計(jì)方案沒有采用前掠翼結(jié)構(gòu) 美國(guó)前掠翼驗(yàn)證機(jī)X-29A相關(guān)數(shù)據(jù):駕駛員人數(shù)一名;機(jī)長(zhǎng)14。63米;機(jī)高4。27米;翼展8。32米;機(jī)翼面積17。4平方米;最大速度1。6馬赫;最高升限15。300米;使用美國(guó)普惠公司General Electric F404-GE-400渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),最大推力71,17 kN,功率7120kp;空重6260kg,最大重量8074kg;有效負(fù)載1818kg。 美國(guó)目前只有兩架樣機(jī)。在1984-1992年期間,2架X-29A前掠翼試驗(yàn)飛機(jī)進(jìn)行了約442次試驗(yàn)飛行,1994年退役后送到博物館展示。 美國(guó)在研制開發(fā)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)時(shí)采取了許多技術(shù)嘗試工作,采用復(fù)合材料的機(jī)翼和機(jī)體;數(shù)字電傳飛行控制系統(tǒng);高推重比發(fā)動(dòng)機(jī);改進(jìn)型機(jī)體設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)上采用一對(duì)前置鴨翼來改進(jìn)氣動(dòng)性、改善操縱性能,而且這一設(shè)計(jì)被后來的俄羅斯S-37殲擊機(jī)引用;美國(guó)X-29A小型驗(yàn)證機(jī)使前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)方面研究又前進(jìn)一步。 二、凝聚50年不懈努力,世界上首架全尺寸前掠翼驗(yàn)證機(jī)研制成功,何時(shí)正式服役,仍然未定。 1997年9月25日,一架白機(jī)頭黑機(jī)身的新型飛機(jī)呼嘯著從茹可夫斯基試飛中心的跑道上騰空而起,轉(zhuǎn)眼間消失在莫斯科郊外上空。這架被命名為S—37“金鷹”的戰(zhàn)斗機(jī)比美國(guó)的F—22“猛禽”首飛時(shí)間晚18天,它的首飛成功,意味著俄羅斯新一代戰(zhàn)斗機(jī)研制工作取得了重大進(jìn)展。 到1998年1月,S—37已進(jìn)行了10次試飛,第一階段的試飛工作計(jì)劃延續(xù)到1998年7月,再進(jìn)行改進(jìn)。S—37最初稱S—32,是用于驗(yàn)證蘇霍伊設(shè)計(jì)局未來戰(zhàn)斗機(jī)可能采用的先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī),是蘇霍伊設(shè)計(jì)局按照俄空軍第五代噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的要求設(shè)計(jì)的多用途戰(zhàn)斗機(jī)。雖然目前只是一種技術(shù)驗(yàn)證機(jī),但它應(yīng)用了俄羅斯航空工業(yè)近年來的研究成果和最新技術(shù),使該機(jī)具有鮮明的特點(diǎn)與獨(dú)到之處,它的主要特點(diǎn)如下: ·超機(jī)動(dòng)性:該機(jī)最大特點(diǎn)是成功地采用了三翼面布局和前掠翼設(shè)計(jì),這種“縱向一體化三翼面布局”使得飛機(jī)的前翼、主翼和平尾完全處在一個(gè)平面上,前翼的平面形狀為梯形,前緣后掠角超過45度;主翼由內(nèi)外兩段組成,靠近翼根的內(nèi)翼段為后掠翼,前緣后掠角約75度,外翼段為前掠翼,占整個(gè)機(jī)翼的絕大部分,翼面形狀為梯形,前緣前掠角約20度,后緣前掠角稍大一些,后掠內(nèi)側(cè)一半以上為裸翼,外側(cè)為升降副翼,水平尾翼的平面形狀為切尖三角形,前緣后掠角約75度,后緣平直。整個(gè)翼面通過從前到后的邊條與機(jī)身相連,使機(jī)翼與機(jī)身融合在一起,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的升力體。S—37這種非傳統(tǒng)氣動(dòng)布局已屬少見,而應(yīng)用前掠翼技術(shù)更是飛機(jī)設(shè)計(jì)中的一大突破,它使飛機(jī)具有亞音速飛行超機(jī)動(dòng)性,改善大迎角飛行操縱性,獲得更好的起飛與降落性能,隨著升力品質(zhì)的提高和起降性能的改善而增加航程以及降低前半球雷達(dá)信號(hào)特征等優(yōu)點(diǎn)。此外,為保證S—37的高機(jī)動(dòng)性,蘇霍伊設(shè)計(jì)局所采取的另一條技術(shù)措施是使用推力矢量控制技術(shù)。目前驗(yàn)證機(jī)上將安裝兩臺(tái)D—30F6雙路渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),生產(chǎn)型飛機(jī)上將安裝兩臺(tái)俄留里卡——土星聯(lián)合股份公司研制的AL—41F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和推力矢量控制系統(tǒng),AL—41F單臺(tái)起飛推力196千牛,而推力矢量技術(shù)已在蘇一37飛機(jī)上成功地運(yùn)用,在S—37機(jī)上使用應(yīng)該沒有問題。這兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合,使得S—37近距空戰(zhàn)機(jī)動(dòng)性能達(dá)到最隹。 ·具有一定的隱身性:S—37廣泛采用先進(jìn)材料,尤其是它的前掠翼幾乎全部采用復(fù)合材料制成,機(jī)體外涂刷雷達(dá)吸波涂料,設(shè)計(jì)上采用與F—22類似的整體曲面防彈玻璃座艙,管道彎曲的半圓形進(jìn)氣道,外傾式雙立尾,機(jī)內(nèi)有保形武器艙等等。據(jù)有關(guān)專家分析,采用這些隱身措施后,S—37前半球雷達(dá)特征值比較小,隱身性能較好,相比之下,后半球相對(duì)差些。再者,為了加強(qiáng)飛機(jī)的火力和增加航程,機(jī)體外部或多或少總會(huì)設(shè)計(jì)一些外掛架,以攜帶導(dǎo)彈武器或副油箱,相比美國(guó)F—22戰(zhàn)斗機(jī),隱身性能稍遜一籌。 ·具有超音速巡航能力:在超音速巡航方面,如果S—37加裝AL—41F新型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該說是可以實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)榕cF—22比較,S—37起飛重量更小,而其機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)推力更大,前者能實(shí)現(xiàn)超音速巡航,后者應(yīng)該是沒有問題的。 由于目前試飛的S—37只是技術(shù)驗(yàn)證機(jī),沒有掛裝任何武器與航空電子設(shè)備,如果將來發(fā)展成原型機(jī)或生產(chǎn)型戰(zhàn)斗機(jī),S—37肯定會(huì)使用更加先進(jìn)的機(jī)載電子設(shè)備,比如蘇一37飛機(jī)上使用的 NO11M多功能無源相控陣火控雷達(dá)或改進(jìn)型,數(shù)字式多通道自動(dòng)控制設(shè)備,一體化自動(dòng)指揮和導(dǎo)航系統(tǒng)等;而武器配備方面可根據(jù)任務(wù)需要選擇安裝以適應(yīng)多用途需要,從蘇—35和蘇—37使用的武器判斷,S—37空戰(zhàn)時(shí)可能使用AAM—L高超音速大型遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈,R—77中程空空導(dǎo)彈,R—73E/R—37近程空空導(dǎo)彈;執(zhí)行對(duì)地攻擊任務(wù)時(shí)可裝備各種高精度導(dǎo)彈和集束炸彈,以摧毀地面(或海上)敵雷達(dá)站、交通樞紐、武器陣地等目標(biāo) Su-47, 先前即是 S-37 Berkut(金雕) 戰(zhàn)斗機(jī) 1997年9月25日,由俄空軍試飛員伊戈?duì)枴ね呓鸩煞蝰{駛S-37完成了首次試飛。這也是俄羅斯正式試飛成功的第一架第五代具有隱形能力的戰(zhàn)斗機(jī)。隨后不久,這架蘇—37殲擊機(jī)于1996年9月在英國(guó)范堡羅國(guó)際航空航天博覽會(huì)上進(jìn)行了首次飛行表演并引起了轟動(dòng)。 俄羅斯第五代戰(zhàn)斗機(jī)的概念研究始于1981年。其設(shè)想類似美國(guó)也采用高低搭配,分為重型的多功能戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(MFI)和輕型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(LFI)。S-37屬于重型多功能戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)。后稱為Su-47(S-37 Berkut)驗(yàn)證機(jī),在2002年5月,經(jīng)過和米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局的米格1。44驗(yàn)證機(jī)激烈競(jìng)爭(zhēng),蘇霍伊Sukhoi被選擇為下一代俄國(guó)PAK FA戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃主要的承包商。下一代戰(zhàn)斗機(jī)(PAK FA)將會(huì)是Su-47的一個(gè)發(fā)展但是沒有前掠翼。令人可惜的是,俄羅斯的航電設(shè)備和美國(guó)不是一個(gè)水準(zhǔn)的;在隱身材料等其他隱身措施方面,也存在差距;猜測(cè)在武器系統(tǒng)方面還存在技術(shù)改進(jìn)工作;更先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和雷達(dá)需要資金來研究開發(fā)等;這恐怕是俄羅斯沒有把下一代戰(zhàn)斗機(jī)定位前掠翼結(jié)構(gòu)的原因之一。其他原因估計(jì)一個(gè)是鑒于美國(guó)F35搶占國(guó)際市場(chǎng),俄羅斯認(rèn)為按Su27系列的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)路線進(jìn)度更快些,畢竟Su27系列的綜合特性已經(jīng)非常卓越了;另一個(gè)是,戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)在一些具體方面是通用的。俄羅斯因?yàn)槿鄙儋Y金下一代戰(zhàn)斗機(jī)是和國(guó)外共同發(fā)展,蘇47(S-37)前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)方面的研究俄羅斯已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)將其他國(guó)家拋在后面,可能這也是技術(shù)獨(dú)占和保密的需要。俄羅斯可能待技術(shù)成熟后或在發(fā)展下一代戰(zhàn)斗機(jī)同時(shí)繼續(xù)研究前掠翼結(jié)構(gòu)的蘇47(S-37)。 回顧研究發(fā)展歷程,Su-47非常高的機(jī)動(dòng)能力原型的設(shè)計(jì)是基于航空電子學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生于Su-27 升級(jí)計(jì)劃,是蘇霍伊設(shè)計(jì)局為測(cè)試下一代戰(zhàn)斗機(jī)新的結(jié)構(gòu)的一個(gè)努力成就,用于強(qiáng)調(diào)超強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力在近距離內(nèi)格斗的情形。前掠翼結(jié)構(gòu)顯然是以TsAGI 學(xué)會(huì)數(shù)年的研究為基礎(chǔ),引起研究原因大概在美國(guó)80年代早期已經(jīng)建造他們的 Grumman X-29 A 前掠翼實(shí)驗(yàn)機(jī)之后。 也采用現(xiàn)有的一些系統(tǒng)和構(gòu)成設(shè)計(jì),主要來自 Su-27 系列戰(zhàn)斗機(jī)。舉例來說已經(jīng)被用于Su-47,座艙蓋的設(shè)計(jì),起落裝置,一些航電系統(tǒng)和近- 垂直(near-vertical)的尾部。 為了成功解決前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)固有的“發(fā)散”問題,蘇聯(lián)航空專家經(jīng)過近50年的研究,通過理論和實(shí)踐,從而解決前掠翼承受大過載的技術(shù)難題。 1、在材料方面。在機(jī)體結(jié)構(gòu)大量采用最先進(jìn)的復(fù)合材料,通過合理的纖維鋪層,前掠翼具有極高的強(qiáng)度來產(chǎn)生強(qiáng)大的升力和氣動(dòng)彈性,允許機(jī)翼彎曲,但不會(huì)出現(xiàn)引起結(jié)構(gòu)負(fù)載過度的機(jī)翼扭曲。Su-47 機(jī)身是橢圓形的橫斷面并且機(jī)身主要地構(gòu)造由鋁和鈦合金和13%重量的復(fù)合材料制成。機(jī)翼嵌板結(jié)構(gòu)由將近90%復(fù)合材料制成,總之僅此一項(xiàng)就可使飛機(jī)提高有效載荷20-25%,壽命延長(zhǎng)0.5--2倍,而材料本身的利用率可達(dá)85%,人工制造零部件的勞動(dòng)強(qiáng)度也降低不少 掠翼具有極高的強(qiáng)度來產(chǎn)生強(qiáng)大的升力 2、在飛行操控航電方面。整個(gè)飛機(jī)的氣動(dòng)控制面多達(dá)14個(gè)。蘇霍伊公司專門為之設(shè)計(jì)了多字符串遙控自動(dòng)飛行計(jì)算機(jī)與軟件技術(shù),因此飛機(jī)的低速運(yùn)動(dòng)性能相當(dāng)驚人。數(shù)字式多通道自動(dòng)控制設(shè)備,一體化自動(dòng)指揮和導(dǎo)航系統(tǒng)。在導(dǎo)航系統(tǒng)中,又有由衛(wèi)星導(dǎo)航和“數(shù)字地圖”組成的激光陀螺儀慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。雷達(dá)使用在X波段工作的相控陣天線。 3、創(chuàng)新有效的機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),解決前掠翼結(jié)構(gòu)固有的“發(fā)散”問題。蘇霍伊設(shè)計(jì)局表明C—37“金雕”采用的是“縱向一體化三翼面布局”。據(jù)相關(guān)資料數(shù)據(jù),從飛機(jī)前翼、主翼和平尾完全在一個(gè)平面上,前翼的平面形狀為梯形,前緣后掠角超過45度。主翼翼展16.7米,由內(nèi)外兩段組成,靠近翼根的內(nèi)翼段為后掠翼,前緣后掠角約75度;外翼段為前掠翼,占整個(gè)機(jī)翼的絕大部分,平面形狀為梯形,前緣前掠角約20度,后緣前擦角稍大一些,后緣內(nèi)側(cè)一半以上為襟翼,外側(cè)為升降副翼。水平尾翼的平面形狀為切尖三角形,前緣后掠角很大,約為75度,后緣平直。整個(gè)翼面通過從前到后的邊條與機(jī)身相連,使機(jī)翼與機(jī)身融合在一起,構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的升力體。從機(jī)身高度和進(jìn)氣口設(shè)計(jì)來看,扁平較低的機(jī)身能強(qiáng)化隱身性能,而美國(guó)F/A-22(機(jī)高僅為5米)的機(jī)體設(shè)計(jì)思想也是這樣的,還便于快速可靠的維修和故障檢測(cè)方面。
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機(jī)翼前緣和機(jī)身中軸線的夾角小于90度就稱為前掠翼.下面是目前世界上最先進(jìn)的前掠翼戰(zhàn)斗機(jī).